JP2003124095A

JP2003124095A - 投影露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2003124095A
Application number: JP2001313569A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Nishikawa; 仁西川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-10-11
Filing date: 2001-10-11
Publication date: 2003-04-25

Abstract

(57)【要約】【課題】投影光学系として反射屈折光学系を用いる場
合に、投影光学系の振動の発生を抑制する。【解決手段】レチクルＲのパターンの像を反射屈折型
の投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に転写する。投影
光学系ＰＬは、レンズ群Ｇ１、光路折り曲げ鏡ＦＭ、及
びレンズ群Ｇ３を支持する第１の部分鏡筒７に対して、
ほぼ直交するようにレンズ群Ｇ２及び凹面反射鏡ＣＭを
収納する第２の部分鏡筒８を連結して構成されている。
第１の部分鏡筒７に対して第２の部分鏡筒８の反対側
に、第２の部分鏡筒８によって発生するモーメントを相
殺するモーメントを発生させるためのバランサ５１を取
り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、プラズマディスプレイ素子、及び薄
膜磁気ヘッド等のデバイスを製造するためのフォトリソ
グラフィ工程で使用される投影露光方法及び装置に関
し、特に反射屈折型の投影光学系を用いて露光する場合
に使用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等を製造するためのフォトリ
ソグラフィ工程において、マスクとしてのレチクル（又
はフォトマスク等）のパターンの像を、投影光学系を介
してフォトレジスト等が塗布されたウエハ（またはガラ
スプレート等）上に露光するために、一括露光型（静止
露光型）、又は走査露光型（ステップ・アンド・スキャ
ン方式等）の投影露光装置が使用されている。半導体素
子等の集積度が向上するにつれて、投影光学系に要求さ
れる解像力（解像度）が益々高まっている。解像力を高
めるためには、露光光の波長を短くするとともに投影光
学系の開口数（ＮＡ）を大きくする必要がある。そのた
め、露光光としては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２
４８ｎｍ）が使用されるようになり、最近では露光光と
して更に短波長の真空紫外域（ＶＵＶ：Vacuum Ultravi
olet）のＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）や
Ｆ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）を使用した投影露光装
置の開発も行われている。

【０００３】これに関して、露光波長が短くなると光の
吸収が顕著となり、実用に耐え得る硝材（光学材料）の
種類は限定される。特に、露光波長が１８０ｎｍ以下に
なると、実用的に使用可能な硝材は蛍石（ＣａＦ₂の結
晶）、及び所定の不純物をドープした合成石英等に限定
される。その結果、屈折光学系では、色収差の補正が極
めて困難になる。また、屈折光学系では、像面湾曲量を
決定するペッツバール和(Petzva1 Summation) を０に近
づけるために、多数の正レンズ（ペッツバール和は正）
及び負レンズを配置する必要がある。これに対して、凹
面反射鏡は光を収束する光学素子として正レンズに対応
するが、色収差が生じない点、及びペッツバール和が負
の値を取る点において、正レンズとは異なる。従って、
凹面反射鏡とレンズとを組み合わせて構成された、いわ
ゆる反射屈折光学系では、凹面反射鏡の上述の特徴を光
学設計上において最大限に活用し、単純な構成にもかか
わらず色収差や像面湾曲をはじめとする諸収差の良好な
補正が可能である。

【０００４】また、最近は、投影光学系を大型化するこ
となく、大面積のパターンを高解像力で転写するため
に、走査露光型の投影露光装置（走査型露光装置）が使
用されるようになってきている。このような走査型露光
装置においても、更に解像力を高めるために露光波長を
１８０ｎｍ以下にする場合には、投影光学系として反射
屈折光学系を用いることが望ましい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、従来の反
射屈折光学系の鏡筒としては、屈折系を保持する縦置き
鏡筒と、凹面反射鏡を含む光学系を保持する横置き鏡筒
とを単に連結し、縦置き鏡筒のフランジ部が投影露光装
置の本体フレームに支持される構成が想定される。しか
しながら、この支持方法では、横置き鏡筒によって縦置
き鏡筒の左右の重量のアンバランスが生じ、これによっ
て投影光学系が振動し易くなり、振動性能が悪化すると
いう不都合があった。このように露光中に投影光学系が
振動すると、位置決め精度や重ね合わせ精度が悪化する
と共に、解像力も低下することになる。特に、走査型露
光装置では、露光中にレチクルステージ及びウエハステ
ージが同期して移動することによる振動が発生して、投
影光学系にその振動が或る程度は伝わるため、解像力等
を高めるためには、投影光学系の振動をできるだけ抑制
することが望ましい。

【０００６】また、走査型露光装置の投影光学系として
反射屈折光学系を用いる場合、単に反射屈折光学系を本
体フレームに設置すると、横置き鏡筒とレチクルステー
ジ系のベース部材等とが機械的に干渉してしまうため、
レチクルステージ系の設置が困難になるという不都合が
ある。特に、最近は露光装置においてスループットを高
めることも要求されているが、走査型露光装置でスルー
プットを高めるためには、高加速度が得られるようにレ
チクルステージ系を大型化する必要がある。しかしなが
ら、反射屈折光学系よりなる投影光学系を用いる場合に
は、機械的な干渉を避けるために、レチクルステージ系
を大型化するのは困難である。

【０００７】本発明は斯かる点に鑑み、投影光学系とし
て反射屈折光学系を用いる場合に、投影光学系の振動の
発生を抑制できるか、又はその投影光学系の振動の影響
を軽減できる露光技術を提供することを第１の目的とす
る。更に本発明は、走査型露光装置で投影光学系として
反射屈折光学系を用いる場合に、マスク側のステージ系
を容易に大型化できる露光技術を提供することを第２の
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の投影
露光方法は、鉛直方向にほぼ平行な光軸（ＡＸ１）を持
つ第１の部分鏡筒（７）と、この部分鏡筒の光軸に交差
する光軸（ＡＸ２）を持つ第２の部分鏡筒（８）とを有
する投影光学系（ＰＬ）を用いて物体を露光する投影露
光方法において、その第２の部分鏡筒を支持することに
よってその第１の部分鏡筒に発生するモーメントが相殺
されるように、その第１及び第２の部分鏡筒を支持する
ものである。

【０００９】斯かる本発明によれば、その第１の部分鏡
筒には、この部分鏡筒を回転させるようなモーメントは
生じない。従って、その第１及び第２の部分鏡筒を互い
に安定な状態で支持することができ、その投影光学系の
振動の発生を抑制できる。また、本発明による第２の投
影露光方法は、露光ビームで第１物体（Ｒ）及び投影光
学系（ＰＬＡ）を介して第２物体（Ｗ）を露光した状態
で、その第１物体及び第２物体を所定の走査方向（Ｙ方
向）に同期移動する投影露光方法において、その投影光
学系は、第１の部分鏡筒（６３）に支持されてその第１
物体からその第２物体の方向に伸びる光軸を持つ第１の
光学系（Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６）と、その露光ビームをその
第１の光学系の光軸に交差する方向に導く第１の偏向光
学部材（Ａ）と、第２の部分鏡筒（６４）に支持されて
その第１の偏向光学部材で偏向されたその露光ビームを
反射する第２の光学系（Ｇ７，ＣＭＡ）と、その第２の
光学系で反射されたその露光ビームをその第１の光学系
に導く第２の偏向光学部材（Ｂ）とを備え、その第２の
部分鏡筒をその走査方向に実質的に平行に支持するもの
である。

【００１０】斯かる本発明によれば、その第１物体を駆
動するためのステージ系は例えばその走査方向に細長い
形状となるため、一例としてそのステージ系のベース部
材の底面に設けた凹部にその第２の部分鏡筒を収納する
ことによって、そのステージ系（ベース部材）を大型化
した場合でも、機械的な干渉の恐れなくその第２の部分
鏡筒を配置することができる。

【００１１】また、本発明の第３の投影露光方法は、露
光ビームで第１物体及び投影光学系を介して第２物体を
露光する投影露光方法において、その投影光学系は、第
１の部分鏡筒（７）に支持されてその第１物体からその
第２物体の方向に伸びる光軸を持つ第１の光学系（Ｇ
１，Ｇ３）と、その露光ビームをその第１の光学系の光
軸に交差する方向に導く第１の偏向光学部材（Ａ）と、
第２の部分鏡筒（８）に支持されてその第１の偏向光学
部材で偏向されたその露光ビームを反射する第２の光学
系（Ｇ２，ＣＭ）と、その第２の光学系で反射されたそ
の露光ビームをその第１の光学系に導く第２の偏向光学
部材（Ｂ）とを備え、その第１の偏向光学部材の偏向面
とその第２の偏向光学部材の偏向面とが交わる位置
（Ｃ）がその第２の部分鏡筒の回転中心となるように、
その第２の部分鏡筒を支持するものである。

【００１２】斯かる本発明によれば、例えばその第２の
部分鏡筒が振動した場合でも、その第２の部分鏡筒の回
転中心は、その第１及び第２の偏向光学部材の偏向面の
交わる位置からずれないため、結像特性が安定に維持さ
れる。即ち、その投影光学系の振動の影響が軽減され
る。次に、本発明による第１の投影露光装置は、鉛直方
向にほぼ平行な光軸（ＡＸ１）を持つ第１の部分鏡筒
（７）と、この部分鏡筒の光軸に対して交差する光軸
（ＡＸ２）を持つ第２の部分鏡筒（８）とを備えた投影
光学系を用いて物体を露光する投影露光装置において、
その第１及び第２の部分鏡筒の少なくとも一方に設けら
れ、その第２の部分鏡筒をその第１の部分鏡筒で支持す
る第１の支持機構（４１Ｇ，４１Ｈ，４５）と、その第
１の部分鏡筒を支持する第２の支持機構（４８ａ，４
ａ）と、その第１の部分鏡筒に対してその第２の部分鏡
筒を支持することによって発生するモーメントを相殺す
るためのバランス部材（５１）とを有するものである。

【００１３】斯かる投影露光装置によれば、その第２の
部分鏡筒によって発生するモーメントがそのバランス部
材によって相殺されるため、その投影光学系の振動の発
生が抑制される。また、本発明による第２の投影露光装
置は、露光ビームで第１物体（Ｒ）及び投影光学系（Ｐ
Ｌ）を介して第２物体（Ｗ）を露光する投影露光装置に
おいて、その投影光学系は、第１の部分鏡筒（７）に支
持されてその第１物体からその第２物体の方向に伸びる
光軸を持つ第１の光学系（Ｇ１，Ｇ３）と、その露光ビ
ームをその第１の光学系の光軸に交差する方向に導く第
１の偏向光学部材（Ａ）と、第２の部分鏡筒（８）に支
持されてその第１の偏向光学部材で偏向されたその露光
ビームを反射する第２の光学系（Ｇ２，ＣＭ）と、その
第２の光学系で反射されたその露光ビームをその第１の
光学系に導く第２の偏向光学部材（Ｂ）とを備え、その
第１の偏向光学部材の偏向面とその第２の偏向光学部材
の偏向面とが交わる位置（Ｃ）がその第２の部分鏡筒の
回転中心となるように、その第２の部分鏡筒を支持する
支持機構（４１Ｇ，４１Ｈ，４５）を設けたものであ
る。

【００１４】斯かる投影露光装置によれば、その第２の
部分鏡筒が振動した場合でも結像特性が安定に維持され
る。従って、その投影光学系の振動の影響が軽減され
る。この場合、一例としてその第２の部分鏡筒にはその
第１及び第２の偏向光学部材が保持される。また、本発
明による第３の投影露光装置は、露光ビームで第１物体
（Ｒ）及び投影光学系（ＰＬＡ）を介して第２物体
（Ｗ）を露光した状態で、その第１物体及び第２物体を
所定の走査方向に同期移動する投影露光装置において、
その投影光学系として、その第１物体からその第２物体
の方向に伸びる光軸を持つ第１の部分鏡筒（６３）と、
この部分鏡筒の光軸に対して交差する光軸を持つ第２の
部分鏡筒（６４）とを備えた投影光学系を用い、その第
１物体を駆動するステージ系（６１，６２）の底面にそ
の走査方向に沿って凹部（６２ａ）を形成し、その第２
の部分鏡筒をその走査方向に実質的に平行に支持すると
ともに、そのステージ系のその凹部にその第２の部分鏡
筒の少なくとも一部を収納するものである。

【００１５】斯かる投影露光装置によれば、例えばその
第１物体を更に高速に駆動するためにそのステージ系を
大型化する場合にも、そのステージ系とその投影光学系
の第２の部分鏡筒との機械的な干渉を避けることができ
る。次に、本発明のデバイス製造方法は、本発明の投影
露光方法を用いてデバイスパターン（Ｒ）をワークピー
ス（Ｗ）上に転写する工程を有するものである。本発明
によれば、投影光学系の振動が抑制されるか、若しくは
その振動の影響が低減されるか、又は第１物体側のステ
ージを容易に大型化して高速化できるため、各種デバイ
スを高精度に、又は高スループットで製造できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
につき図１及び図２を参照して説明する。本例は、反射
屈折型の投影光学系（反射屈折投影光学系）を用いて走
査露光方式で露光を行う場合に本発明を適用したもので
ある。図１は、本例の投影露光装置の露光本体部を示す
構成図であり、この図１において、本例のフレーム機構
は、床面に設置されたフレームキャスタよりなるベース
部材１と、ベース部材１上に設置された例えば３本（４
本でも可）の第１コラム２と、これらの第１コラム２上
に防振装置３Ａ，３Ｂ（実際には３個又は４個配置され
ている）を介して設置された第２コラム４とを備えてい
る。防振装置３Ａ，３Ｂは、エアーダンパ等の機械式ダ
ンパと、ボイスコイルモータ等の電磁式ダンパとを組み
合わせた能動型の防振装置である。第２コラム４の底部
には平板状の支持板部４ａが設けられ、支持板部４ａの
中央のＵ字型の開口部に後述の投影光学系ＰＬが搭載さ
れている。

【００１７】そのフレーム機構の近傍に本例の露光光源
（不図示）が設置されている。その露光光源は、真空紫
外域でも１８０ｎｍ以下の波長の光を発生するＦ₂ レー
ザ光源（発振中心波長１５７．６ｎｍ）である。なお、
露光光源としては、それ以外にＫｒ₂レーザ光源（発振
波長１４６ｎｍ）、Ａｒ₂レーザ光源（発振波長１２６
ｎｍ）、ＹＡＧレーザの高調波発生装置、又は半導体レ
ーザの高調波発生装置等を使用する場合にも本発明が適
用できる。

【００１８】不図示の露光光源から射出された露光ビー
ムとしての露光光ＩＬは、ビームマッチングユニット
（不図示）、及び照明光学系ＩＬＳを介して、所定のパ
ターンが形成されたマスクとしてのレチクルＲを均一に
照明する。照明光学系ＩＬＳは、それぞれ不図示のビー
ム整形光学系、オプティカル・インテグレータ（ユニフ
ォマイザ、又はホモジナイザ）、照明系の開口絞り、リ
レーレンズ系、及び視野絞りの他に、第１コンデンサレ
ンズ１１、光路折り曲げ用のミラー１２、及び第２コン
デンサレンズ１３を備えており、照明光学系ＩＬＳは気
密室としてのサブチャンバ１４内に収納されている。

【００１９】レチクルＲを通過した露光光ＩＬは、反射
屈折光学系よりなる投影光学系ＰＬを介して感光基板と
してのウエハＷ上に、レチクルＲのパターンの例えば１
／４〜１／５倍の縮小像を形成する。レチクルＲ及びウ
エハＷはそれぞれ本発明の第１物体及び第２物体に対応
しており、ウエハＷは例えば半導体（シリコン等）又は
ＳＯＩ(silicon on insulator)等の円板状の基板であ
り、ウエハＷ上にはフォトレジスト（感光材料）が塗布
されている。露光光源からウエハＷまでの露光光ＩＬの
光路の気体は、真空紫外光に対して高透過率の気体（以
下、「透過性ガス」と呼ぶ）である窒素、又は希ガス
（ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノ
ン、ラドン）で置換されている。なお、露光光の光路を
透過性ガスで置換する代わりに、その光路を真空にして
もよい。

【００２０】以下、本例の投影光学系ＰＬのレチクルＲ
側の光学系の光軸ＡＸ１に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂
直な平面内で図１の紙面に平行にＹ軸を取り、図１の紙
面に垂直にＸ軸を取って説明する。投影光学系ＰＬは、
フランジ部４８ａによって支持板部４ａに載置されてお
り、その内部は気密化されている。また、レチクルＲの
載置面（ＸＹ平面）、及びウエハＷの載置面（ＸＹ平
面）はほぼ水平面に合致しており、Ｚ軸は鉛直方向にほ
ぼ平行である。また、走査露光時のレチクルＲ及びウエ
ハＷの走査方向はＹ方向である。

【００２１】レチクルＲは、レチクルホルダ（不図示）
を介してレチクルステージ１５上に保持され、レチクル
ステージ１５はレチクルベース１６上にＹ方向に一定速
度で移動可能に、かつＸ方向、Ｙ方向、回転方向に微少
量変位可能な状態で載置されており、レチクルベース１
６は、第２コラム４上に固定されている。露光時にレチ
クルＲのパターン領域は、Ｘ方向に細長い矩形状（スリ
ット状）の照明領域で照明される。レチクルステージ１
５のＸ方向、Ｙ方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計
１７によって計測され、この計測値及び装置全体の動作
を統轄制御する主制御系（不図示）からの制御情報に基
いて、リニアモータ等を含む駆動装置（不図示）がレチ
クルステージ１５を駆動する。レチクルステージ１５、
レチクルベース１６、レーザ干渉計１７、及びその駆動
装置よりレチクルステージ系が構成されており、レチク
ルステージ系は、気密室としての箱状のレチクル室１８
で覆われている。

【００２２】一方、ウエハＷは、ウエハホルダ３１を介
して、ウエハステージ３２上に保持され、ウエハステー
ジ３２は、ウエハベース３３上にＹ方向に一定速度で移
動可能に、かつＸ方向、Ｙ方向にステップ移動可能に載
置されており、ウエハベース３３は、防振装置３Ａ，３
Ｂと同様の能動型の防振装置３８Ａ，３８Ｂ（実際には
３個又は４個配置されている）を介してベース部材１上
に載置されている。そして、レチクルＲ上での矩形状の
照明領域に光学的に対応するように、ウエハＷ上ではＸ
方向に細長い矩形状の露光領域にレチクルＲのパターン
像が形成される。ウエハステージ３２のＸ方向、Ｙ方向
の位置、及び回転角はレーザ干渉計３４によって計測さ
れ、この計測値及び主制御系（不図示）からの制御情報
に基いて、リニアモータ等を含む駆動装置（不図示）が
ウエハステージ３２を駆動する。ウエハステージ３２、
ウエハベース３３、レーザ干渉計３４、及びその駆動装
置よりウエハステージ系が構成されており、ウエハステ
ージ系は、気密室としての箱状のウエハ室３７で覆われ
ている。

【００２３】また、ウエハステージ３２の内部には、ウ
エハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）と、Ｘ軸及び
Ｙ軸の回りの傾斜角とを調整するためのフォーカス・レ
ベリング機構が組み込まれている。投影光学系ＰＬの下
部側面には、ウエハＷの表面に斜めに複数のスリット像
を投影する投射光学系３５Ａと、ウエハＷからの反射光
を受光してそれらのスリット像を再結像して、再結像さ
れた像の横ずれ量を検出する受光光学系３５Ｂとから構
成される斜入射方式の多点の焦点位置検出系（オートフ
ォーカスセンサ）が設置されている。この焦点位置検出
系（３５Ａ，３５Ｂ）で計測されるウエハＷ上の複数
（３点以上）の計測点でのフォーカス位置の情報に基い
て、そのフォーカス・レベリング機構は露光中に継続し
てウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの像面に合焦させ
る。投射光学系３５Ａ及び受光光学系３５Ｂは、投影光
学系ＰＬのフランジ部４８ａの底面に取り付けられたセ
ンサーコラム３６に取り付けられている。

【００２４】また、サブチャンバ１４とレチクル室１８
との間、レチクルベース１６と投影光学系ＰＬとの間、
及び投影光学系ＰＬの下部側面を囲むセンサーコラム３
６とウエハ室３７との間の空間は、それぞれ可撓性があ
り気密性（ガスバリヤ性）の高いフィルム状カバー１９
Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ（被覆部材）で密閉されている。そ
して、サブチャンバ１４、レチクル室１８、投影光学系
ＰＬ、及びウエハ室３７には、それぞれ不図示の給気
管、及び給気管２０Ａ〜２０Ｃを介して不図示の気体供
給装置より上記の透過性ガスが供給され、サブチャンバ
１４、レチクル室１８、投影光学系ＰＬ、及びウエハ室
３７内の気体がそれぞれ排気管２１Ｄ、及び排気管２１
Ａ〜２１Ｃを介して不図示の気体供給装置に回収されて
おり、回収された気体の一部は不純物除去後に再びそれ
らの気密室に供給されている。これによって、露光光Ｉ
Ｌの光路には常に透過性ガスが供給されて、ウエハＷ上
での露光光ＩＬの照度が高く維持されるため、高いスル
ープットが得られる。

【００２５】露光時には、レチクルＲのパターンの一部
の像を投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の一つのショ
ット領域に投影した状態で、レチクルＲとウエハＷとを
Ｙ方向に同期走査する動作と、ウエハＷをＸ方向、Ｙ方
向にステップ移動する動作とがステップ・アンド・スキ
ャン方式で繰り返されて、ウエハＷの全部のショット領
域にレチクルＲのパターン像が露光される。

【００２６】次に、本例の投影光学系ＰＬの構成及びそ
の支持方法につき詳細に説明する。図１において、本例
の反射屈折光学系からなる投影光学系ＰＬは、第１面に
配置されたレチクルＲのパターンの第１中間像を形成す
るための屈折型の第１結像光学系Ｇ１と、凹面反射鏡Ｃ
Ｍと２つの負レンズＬ８，Ｌ９とから構成されて第１中
間像とほぼ等倍の第２中間像（第１中間像のほぼ等倍像
であってレチクルパターンの２次像）を形成するための
第２結像光学系Ｇ２と、第２中間像からの光を用いて第
２面に配置されたウエハＷ上にレチクルパターンの最終
像（レチクルパターンの縮小像）を形成するための屈折
型の第３結像光学系Ｇ３とを備えている。

【００２７】更に、第１結像光学系Ｇ１と第２結像光学
系Ｇ２との間の光路中において第１中間像の形成位置の
近傍には、第１結像光学系Ｇ１からの光を第２結像光学
系Ｇ２に向かって偏向するための第１光路折り曲げ鏡と
しての反射面Ａが配置されている。また、第２結像光学
系Ｇ２と第３結像光学系Ｇ３との間の光路中において第
２中間像の形成位置の近傍には、第２結像光学系Ｇ２か
らの光を第３結像光学系Ｇ３に向かって偏向するための
第２光路折り曲げ鏡としての反射面Ｂが配置されてい
る。反射面Ａ，Ｂとしては、１つの光路折り曲げ鏡ＦＭ
の隣接する２つの反射面が使用されている。また、第１
中間像及び第２中間像は、それぞれ反射面Ａと第２結像
光学系Ｇ２との間の光路中、及び第２結像光学系Ｇ２と
反射面Ｂとの間の光路中に形成される。

【００２８】また、第１結像光学系Ｇ１はＺ軸に平行に
直線状に延びた光軸ＡＸ１を有し、第３結像光学系Ｇ３
の光軸は、光軸ＡＸ１を延長した光軸（基準光軸）と一
致するように設定されている。本例では、光軸ＡＸ１
は、重力方向（即ち、鉛直方向）に沿って位置決めされ
ている。その結果、レチクルＲ及びウエハＷは、重力方
向と直交する面、即ち水平面に沿って互いに平行に配置
されている。加えて、第１結像光学系Ｇ１を構成する全
てのレンズ及び第３結像光学系Ｇ３を構成する全てのレ
ンズも、基準光軸に沿って水平面に平行に配置されてい
る。

【００２９】一方、第２結像光学系Ｇ２も直線状に延び
た光軸ＡＸ２を有し、この光軸ＡＸ２は光軸ＡＸ１（基
準光軸）と直交するように設定されている。更に、光路
折り曲げ鏡ＦＭの２つの反射面Ａ，Ｂの交線（厳密には
その仮想延長面の交線）Ｃにおいて、第１結像光学系Ｇ
１の光軸ＡＸ１（基準光軸）と第３結像光学系Ｇ３の光
軸（基準光軸）とが交わるように設定されている。

【００３０】図１において、第１結像光学系Ｇ１は、レ
チクルＲ側から順に、両凸レンズＬ２と、両凸レンズＬ
３と、レチクルに凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３
と、レチクルに凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５
と、両凸レンズＬ６と、両凸レンズＬ７とを配置して構
成されている。また、レンズＬ２とレチクルＲとの間に
は、投影光学系ＰＬの内部の空間の蓋の役割を果たす平
行平面板Ｌ１が配置されている。ここでは、平行平面板
Ｌ１は第１結像光学系Ｇ１に含まれるものとする。ま
た、第２結像光学系Ｇ２は、光の進行往路に沿ってレチ
クル側（即ち入射側）から順に、レチクル側に凹面を向
けた負メニスカスレンズＬ８と、レチクル側に凹面を向
けた負メニスカスレンズＬ９と、凹面反射鏡ＣＭとを配
置して構成されている。そして、第３結像光学系Ｇ３
は、光の進行方向に沿ってレチクル側から順に、両凸レ
ンズＬ１０と、両凸レンズＬ１１と、開口絞りＡＳと、
両凸レンズＬ１２と、ウエハ側に平面を向けた平凸レン
ズＬ１３とを配置して構成されている。なお、投影光学
系ＰＬのより詳細な構成、及び変形例は、特願２０００
−５８２６８に開示されている。

【００３１】本例において、投影光学系ＰＬを構成する
全ての屈折光学部材（レンズ成分）には蛍石（ＣａＦ₂
結晶）を使用している。また、露光光であるＦ₂ レーザ
光の発振中心波長は１５７．６２４ｎｍであり、本例の
投影光学系ＰＬは、波長幅が１５７．６２４ｎｍ±１ｐ
ｍの露光光に対して色収差を含む諸収差を良好に補正す
ることができる。

【００３２】また、光路折り曲げ鏡ＦＭは、三角柱状の
部材における２つの直交する側面（反射面）にアルミニ
ウム等の金属膜、又は誘電体多層膜を被着することによ
り形成される。なお、第１及び第２光路折り曲げ鏡（反
射面Ａ，Ｂ）を１つの部材上に形成する代わりに、２つ
の平面鏡を互いに直交するように保持しても良い。この
場合、例えば特開２０００−２８８９８号公報に開示さ
れる手法で２つの平面鏡を保持することが考えられる。
また、凹面反射鏡ＣＭとしては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）
或いはＳｉＣとケイ素（Ｓｉ）とのコンポジット材の反
射面にアルミニウム等の金属膜、又は誘電体多層膜を被
着することにより形成される。このとき、脱ガス防止の
ために凹面反射鏡ＣＭ全体を炭化ケイ素等でコーティン
グすることが好ましい。また、凹面反射鏡ＣＭの材料と
しては、コーニング社のＵＬＥ（Ultra Low Expansion:
商品名）などの低膨張材料、又はベリリウム（Ｂｅ）を
用いても良い。ベリリウムを用いる場合には、凹面反射
鏡ＣＭ全体を炭化ケイ素等でコーティングすることが好
ましい。

【００３３】上記のように、本例では、反射面Ａ（第１
光路折り曲げ鏡）及び反射面Ｂ（第２光路折り曲げ鏡）
の交線（稜線）Ｃ上で、第１結像光学系Ｇ１の光軸ＡＸ
１（基準光軸）と、第２結像光学系Ｇ２の光軸ＡＸ２
と、第３結像光学系Ｇ３の光軸（基準光軸）とが一点
（基準点）で交わるように設定されている。そして、反
射面Ａと反射面Ｂとは、断面が直角二等辺三角形状であ
る三角柱状の一つの光路折り曲げ鏡ＦＭの互いに直角と
なる（稜線を挟む）２つの面を構成している。その結
果、３つの結像光学系Ｇ１〜Ｇ３の光軸及び光路折り曲
げ鏡ＦＭの稜線を１つの基準点に関して位置決めするこ
とが可能となるので、光学系の安定性が増し、機械設計
及び光学調整が容易である。加えて、第２結像光学系Ｇ
２の光軸ＡＸ２が第１結像光学系Ｇ１及び第３結像光学
系Ｇ３の共通光軸（光軸ＡＸ１）と直交するように設定
されているので、容易に更に高精度の光学調整が可能で
あり、光学系が更に高い安定性を有する。

【００３４】また、投影光学系ＰＬを構成する第１結像
光学系Ｇ１の平行平面板Ｌ１、レンズＬ２〜Ｌ７は、そ
れぞれ輪帯状のレンズ枠４２Ａ〜４２Ｇを介して円筒状
の分割鏡筒４１Ａ〜４１Ｇ内に保持され、分割鏡筒４１
Ａ〜４１Ｇは光軸ＡＸ１に沿って気密性を保持する状態
で連結されている。分割鏡筒４１Ａ〜４１Ｇの隣接する
２つの分割鏡筒（以下の分割鏡筒も同様である。）は、
例えば特開平７−８６１５２号公報に開示されているよ
うに、それぞれ不図示の対向するフランジ部を３箇所以
上でボルトで固定することによって連結されている。レ
ンズ枠４２Ａ〜４２Ｇは、それぞれ平行平面板Ｌ１の外
周部、及びレンズＬ２〜Ｌ７（保持対象物）の外周部の
鍔の部分を複数箇所（３箇所以上）で上面と下面とを挟
み込むようにして、対応する保持対象物を保持する。こ
の場合、レンズ枠４２Ａ及び平行平面板Ｌ１は、分割鏡
筒４１Ａの上端部を気密性を保持した状態で閉じている
が、その他のレンズ枠４２Ｂ〜４２Ｇには上記の透過性
ガスを流通させるための複数の開口が形成されている。
また、上部の分割鏡筒４１Ｂに透過性ガスを供給するた
めの給気管２０Ｂが連結されている。

【００３５】同様に、第３結像光学系Ｇ３のレンズＬ１
０〜Ｌ１３は、それぞれ輪帯状のレンズ枠４２Ｈ，４２
Ｋ，４２Ｉ，４２Ｊを介して円筒状の分割鏡筒４１Ｈ，
４８，４１Ｉ，４１Ｊ内に保持されている。また、開口
絞りＡＳは、分割鏡筒４８及び４１Ｉに挟まれた分割鏡
筒４９内に保持され、分割鏡筒４１Ｈ，４８，４９，４
１Ｉ，４１Ｊは基準光軸（光軸ＡＸ１を延長した光軸）
に沿って気密性を保持する状態で連結されている。そし
て、レンズＬ１１を保持する分割鏡筒４８にフランジ部
４８ａが設けられ、このフランジ部４８ａによって投影
光学系ＰＬが支持板部４ａ上に載置されている。この場
合、レンズ枠４２Ｊ及びレンズＬ１３は、分割鏡筒４１
Ｊの下端部を気密性を保持した状態で閉じているが、そ
の他のレンズ枠４２Ｈ，４２Ｋ，４２Ｉには透過性ガス
を流通させるための複数の開口が形成されている。ま
た、最下端の分割鏡筒４１Ｊに、投影光学系ＰＬの内部
の気体を排気するための排気管２１Ｂが連結されてい
る。

【００３６】また、２つの分割鏡筒４１Ｇ及び４１Ｈの
間に＋Ｙ方向に開口が設けられた円筒状の分割鏡筒４３
が連結され、分割鏡筒４３内の突部に保持枠４４を介し
て光路折り曲げ鏡ＦＭが固定されている。本例では、１
３個の分割鏡筒４１Ａ〜４１Ｇ，４３，４１Ｈ，４８，
４９，４１Ｉ，４１Ｊより第１の部分鏡筒７が構成され
ている。

【００３７】また、第２結像光学系Ｇ２のレンズＬ８，
Ｌ９、及び凹面反射鏡ＣＭは、それぞれ保持枠４７Ａ〜
４７Ｃを介して円筒型の分割鏡筒４５，４６Ａ，４６Ｂ
内に保持されており、分割鏡筒４５，４６Ａ，４６Ｂは
光軸ＡＸ２に沿って気密性を保持する状態で連結されて
いる。この場合、分割鏡筒４５の−Ｙ方向の先端部は、
第１の部分鏡筒７の分割鏡筒４３に設けられた開口を密
閉するように、その分割鏡筒４３に連結されている。ま
た、凹面反射鏡ＣＭを保持する分割鏡筒４６Ｂの裏面は
密閉されていると共に、保持枠４７Ａ，４７Ｂには透過
性ガスを流通させるための複数の開口が形成されてお
り、第２結像光学系Ｇ２の光路は密閉された状態で透過
性ガスが供給されている。本例では、３個の分割鏡筒４
５，４６Ａ，４６Ｂより第２の部分鏡筒８が構成されて
おり、この部分鏡筒８は、第１の部分鏡筒７に対して＋
Ｙ方向に直交するように連結されている。

【００３８】この場合、部分鏡筒８、保持枠４７Ａ〜４
７Ｃ、及びこの内部の第２結像光学系Ｇ２の重心Ｄは、
交線Ｃに対して＋Ｙ方向に離れた光軸ＡＸ２上にあり、
交線Ｃと重心Ｄとの間隔をΔＹ１として、部分鏡筒８、
保持枠４７Ａ〜４７Ｃ、及び第２結像光学系Ｇ２の全体
の重量をＦ１とすると、部分鏡筒８、保持枠４７Ａ〜４
７Ｃ、及び第２結像光学系Ｇ２によって、部分鏡筒７に
は時計回りに次式のモーメントＭ１が作用している。

【００３９】Ｍ１＝ΔＹ１×Ｆ１ …（１）従って、このままの状態では、外部からの僅かの振動に
対しても投影光学系ＰＬが振動し易くなり、重ね合わせ
誤差や解像度の低下が生じ易くなる。そこで、本例では
そのモーメントＭ１を相殺するために、部分鏡筒４３の
−Ｙ方向の側面にＹ軸に平行に伸びた円柱状の金属製の
バランサ５１を取り付けている。このとき、光線Ｃに対
するバランサ５１の重心Ｅの−Ｙ方向への間隔をΔＹ２
として、バランサ５１の重量をＦ２とすると、バランサ
５１によって部分鏡筒７には反時計回りに次式のモーメ
ントＭ２が作用する。

【００４０】Ｍ２＝ΔＹ２×Ｆ２ …（２）本例では、（２）式のモーメントＭ２が（１）式のモー
メントＭ１に実質的に等しくなるように、間隔ΔＹ２及
び重量Ｆ２を設定している。一例として、モーメントＭ
２は、次式のようにモーメントＭ１の０．９倍〜１．１
倍程度の範囲内に設定される。

【００４１】０．９×Ｍ１＜Ｍ２＜１．１×Ｍ１ …（３）これによって、部分鏡筒８側で発生するモーメントＭ１
がほぼ相殺されて、部分鏡筒７にはモーメントが殆ど作
用しないため、投影光学系ＰＬは安定に保持される。従
って、走査露光時にレチクルステージ１５やウエハステ
ージ３２で振動が発生しても、投影光学系ＰＬは静止状
態で安定に保持されるため、位置決め精度や重ね合わせ
精度が高く維持されると共に、常に高い解像度が得られ
る。

【００４２】なお、上記の実施の形態では、モーメント
Ｍ２をモーメントＭ１にほぼ等しくしているが、モーメ
ントＭ２は次式のように０より大きく、モーメントＭ１
の２倍より小さければ、理論的には部分鏡筒８側で発生
するモーメントＭ１の影響は小さくなり、投影光学系Ｐ
Ｌの振動特性が改善される。０＜Ｍ２＜２×Ｍ１ …（４）また、図１の実施の形態では、光路折り曲げ鏡ＦＭは、
部分鏡筒７の分割鏡筒４３に固定されているが、光路折
り曲げ鏡ＦＭを部分鏡筒８の分割鏡筒４５に所定の保持
部材を介して固定してもよい。この場合には、部分鏡筒
８側で発生するモーメントＭ１が小さくなる。

【００４３】更に、本例では、図１において、第２の部
分鏡筒８の回転中心が実質的に光路折り曲げ鏡ＦＭの２
つの反射面Ａ，Ｂの交線Ｃ上の点となるように、第１の
部分鏡筒７に対して第２の部分鏡筒８が支持されてい
る。これによって、部分鏡筒８が僅かに振動したような
場合でも、投影光学系ＰＬの結像特性が安定に維持され
る。

【００４４】次に、本発明の第２の実施の形態につき図
２を参照して説明する。本例は図１の投影露光装置に対
して投影光学系ＰＬの支持方法を変えたものであり、図
２において図１に対応する部分には同一符号を付してそ
の詳細説明を省略する。図２は、本例の投影露光装置の
露光本体部を示し、この図２において、レチクルＲのパ
ターンの像をウエハＷ上に投影するための投影光学系Ｐ
Ｌは、図１の投影光学系ＰＬと同じく内部で中間像を２
回形成する反射屈折型投影光学系である。即ち、図２に
おいて、投影光学系ＰＬは、鉛直方向（Ｚ方向）に沿っ
て保持された第１の部分鏡筒７と、この部分鏡筒７に対
して＋Ｙ方向に直角に連結された第２の部分鏡筒８とを
備え、第１の部分鏡筒７内には、第１結像光学系Ｇ１、
光路折り曲げ鏡ＦＭ、及び第３結像光学系Ｇ３が保持さ
れ、第２の部分鏡筒８内には凹面反射鏡ＣＭを含む第２
結像光学系Ｇ２が保持されている。そして、部分鏡筒７
の分割鏡筒４８に設けられたフランジ部４８ａによっ
て、投影光学系ＰＬは支持板部４ａに支持されている。

【００４５】本例では、第２の部分鏡筒８によって発生
するモーメントが第１の部分鏡筒７に作用しないよう
に、第２の部分鏡筒８を、支持板部４ａ上の支持部材５
２によって支持している。支持部材５２は、一例として
金属製のブロックより形成されているが、重量を軽くす
るために、内部に開口が設けられている。このため、分
割鏡筒４３の−Ｙ方向側にバランサを設けることなく、
簡単な構成で投影光学系ＰＬを安定に支持できるという
利点がある。

【００４６】なお、図２の実施の形態では、第１の部分
鏡筒７に対して第２の部分鏡筒８が連結されているが、
第１の部分鏡筒７に作用する応力を少なくするために
は、第２の部分鏡筒８を第１の部分鏡筒７に対して非接
触で支持部材５２によって支持することが望ましい。こ
の際に、部分鏡筒７と部分鏡筒８との間の隙間の部分
は、フィルム状カバー１９Ｂと同様の被覆部材で密閉す
ればよい。更に、第２の部分鏡筒８によって光路折り曲
げ鏡ＦＭも支持することが望ましい。また、図２では、
横方向に突き出ている部分鏡筒８を底面側から支持して
いるが、部分鏡筒８を第２コラム４の上部から吊り下げ
るように支持してもよい。

【００４７】次に、本発明の第３の実施の形態につき図
３及び図４を参照して説明する。本例は、ステップ・ア
ンド・スキャン方式の投影露光装置に本発明を適用した
ものであり、図３及び図４において図１に対応する部分
には同一符号を付してその詳細説明を省略する。図３
は、本例の投影露光装置の露光本体部を示す一部を切り
欠いた構成図、図４は、図３の要部を示す一部を切り欠
いた側面図である。

【００４８】図３において、例えば真空紫外域のＦ₂レ
ーザ光（波長１５７ｎｍ）よりなる露光光ＩＬのもと
で、レチクルＲのパターン面（レチクル面）のスリット
状の照明領域内のパターンの像が反射屈折型の投影光学
系ＰＬＡを介してウエハＷ上に投影される。本例の投影
光学系ＰＬＡは、第１の光軸ＡＸ３を光軸とする第１の
レンズ群Ｇ４（本例では１枚のレンズＬ２１よりなる）
と、その表面に２面の平面の反射面Ａ，Ｂが形成された
光路折り曲げ鏡ＦＭＡと、その第１の光軸ＡＸ３に対し
て交差する第２の光軸ＡＸ４を光軸とするレンズ群Ｇ７
（本例ではレンズＬ２２，Ｌ２３よりなる）及び凹面反
射鏡ＣＭＡと、第３の光軸ＡＸ５を光軸とする第２のレ
ンズ群Ｇ５（本例ではレンズＬ２４〜Ｌ２８よりなる）
及び第３のレンズ群Ｇ６（本例ではレンズＬ２９〜Ｌ３
３よりなる）とを備えている。本例のレンズ群Ｇ７及び
凹面反射鏡ＣＭＡは、図１の第２結像光学系Ｇ２に比べ
てレチクルＲ（物体面）に近い位置に配置されている。
図３の投影光学系ＰＬＡの詳細な構成は、例えば特開２
０００−４７１１４号公報に開示されている。

【００４９】そして、レチクルＲからの結像光束は、第
１のレンズ群Ｇ４を透過した後、反射面Ａで反射して、
レンズ群Ｇ７を透過して凹面反射鏡ＣＭＡに至り、ここ
で反射して再びレンズ群Ｇ７を透過して反射面Ｂに至
る。反射面Ｂで反射された結像光束は、続いて第２のレ
ンズ群Ｇ５及び第３のレンズ群Ｇ６を透過して、ウエハ
Ｗ上にレチクルＷ上のパターンの投影像を形成する。投
影光学系ＰＬＡのレチクルからウエハへの結像倍率は例
えば１／４〜１／５倍程度の縮小倍率であり、投影光学
系ＰＬＡの内部は気密化されている。

【００５０】投影光学系ＰＬＡにおいて、第１のレンズ
群Ｇ４と、光路折り曲げ鏡ＦＭＡと、第２のレンズ群Ｇ
５と、第３のレンズ群Ｇ６とは、共通に第１の部分鏡筒
６３によって保持されている。本例では、第１のレンズ
群Ｇ４の光軸ＡＸ３はレチクル面に垂直で、第２のレン
ズ群Ｇ５及び第３のレンズ群Ｇ６の光軸ＡＸ５はウエハ
Ｗの露光面（ウエハ面）に垂直であり、光軸ＡＸ３と光
軸ＡＸ５とは同一軸となっている。そして、レチクル面
及びウエハ面はほぼ水平面であり、光軸ＡＸ３及びＡＸ
５は鉛直方向に延びている。但し、両者の光軸ＡＸ３及
びＡＸ５は、必ずしも同一の軸である必要はない。ま
た、第１のレンズ群Ｇ４は保持機構６５Ａにより部分鏡
筒６３に保持され、光路折り曲げ鏡ＦＭＡは保持機構４
４Ａによって部分鏡筒６３に保持され、第２のレンズ群
Ｇ５は保持機構６５Ｂ及び位置調整機構６７を介して、
第３のレンズ群Ｇ６は保持機構６５Ｃ及び位置調整機構
６８を介してそれぞれ部分鏡筒１６に保持されている。

【００５１】一方、第１の光軸ＡＸ３に交差する第２の
光軸ＡＸ４を光軸とするレンズ群Ｇ７及び凹面反射鏡Ｃ
ＭＡは、保持機構６５Ｄを介して第２の部分鏡筒６４に
保持されており、第２の部分鏡筒６４は、第１の部分鏡
筒６３に対して連結部材６６によって機械的に連結され
ている。第１の光軸ＡＸ３と第２の光軸ＡＸ４との交差
角度は、例えば、第１の光軸ＡＸ３に対して約１００°
〜１１０°である。そして、第１の部分鏡筒６３に設け
られたフランジ部６３ａが、不図示のコラムの支持板部
４ａに支持されている。即ち、投影光学系ＰＬＡは全体
として支持板部４ａによって支持されており、投影光学
系ＰＬＡ中では第１の部分鏡筒６３によって第２の部分
鏡筒６４が支持されている。また、第２の光軸ＡＸ４
は、光路折り曲げ鏡ＦＭＡの反射面Ａ，Ｂの交線Ｃと交
差している。そして、本例においても、第１の部分鏡筒
６３に対して第２の部分鏡筒６４の反対側に、第２の部
分鏡筒６４及びこの内部の光学系によるモーメントを相
殺するためのバランサ５１Ａが固定されている。

【００５２】以下、投影光学系ＰＬＡ中の第１のレンズ
群Ｇ４の光軸ＡＸ３に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な
平面（ほぼ水平面）内で図３の紙面に垂直にＸ軸を、図
３の紙面に平行にＹ軸を取って説明する。本例では、第
２の部分鏡筒６４の光軸ＡＸ４のＸＹ平面に対する射影
がＹ軸に平行な直線となるように、第２の部分鏡筒６４
は、Ｙ軸に沿って配置されている。また、レチクルＲの
照明領域はＸ軸に沿って細長いスリット状（例えば円弧
状）であり、走査露光時にレチクルＲ及びウエハＷは投
影光学系ＰＬＡに対して同期してＹ軸に平行な方向（Ｙ
方向）に走査される。従って、投影光学系ＰＬＡの第２
の部分鏡筒６４は、レチクルＲの走査方向（Ｙ方向）に
沿って配置されていることになる。

【００５３】先ず、レチクルＲは、レチクルベース６２
上でＹ方向に走査可能に載置されたレチクルステージ６
１上に吸着保持され、レチクルステージ６１の２次元的
な位置は、移動鏡１７ｍ（実際にはＸ軸用、Ｙ軸用の２
軸分がある。以下同様。）、及びこれに対応して配置さ
れたレーザ干渉計（不図示）によって計測されている。
レチクルベース６２、レチクルステージ６１、及びこの
駆動機構（不図示）等からレチクルステージ系が構成さ
れ、レチクルベース６２は、不図示の本体フレームに支
持されている。そして、レチクルステージ系は、気密室
としてのレチクル室（不図示）内に収納されている。

【００５４】レチクルベース６２の底面には、図４に示
すように、Ｙ方向（走査方向）に沿って凹部としての溝
部６２ａが形成され、溝部６２ａ内に投影光学系ＰＬＡ
の第２の部分鏡筒６４の上部が収納されている。図３に
戻り、レチクルベース６２の中央部には開口部６２ｂが
設けられ、開口部６２ｂ内に投影光学系ＰＬＡの第１の
部分鏡筒６３の上端部が差し込まれている。更に、開口
部６２ｂと投影光学系ＰＬＡとの隙間を密閉するよう
に、可撓性を有する被覆部材としてのフィルム状カバー
１９Ｄが設けられている。

【００５５】一方、ウエハＷは、ウエハホルダ３１を介
して、ウエハステージ３２上に保持され、ウエハステー
ジ３２は、ウエハベース上にＹ方向に一定速度で移動可
能に、かつＸ方向、Ｙ方向にステップ移動可能に載置さ
れており、ウエハステージ３２のＸ方向、Ｙ方向の位
置、及び回転角はレーザ干渉計（不図示）によって計測
されている。ウエハホルダ３１、ウエハステージ３２、
及びその駆動装置等よりウエハステージ系が構成されて
おり、ウエハステージ系は、気密室としての箱状のウエ
ハ室６９で覆われている。また、ウエハ室６９の上面に
設けられた開口と投影光学系ＰＬＡの下端部との隙間を
密閉するように、被覆部材としてのフィルム状カバー１
９Ｅが設けられている。上記のレチクル室、投影光学系
ＰＬＡ、及びウエハ室６９の内部には露光光ＩＬを透過
する透過性ガスが供給されている。

【００５６】そして、露光時には、レチクルＲの一部の
パターンの像を投影光学系ＰＬＡを介してウエハＷの一
つのショット領域に投影した状態で、レチクルステージ
６１及びウエハステージ３２を同期駆動して、レチクル
ＲとウエハＷとを投影光学系ＰＬＡに対して投影倍率比
で同期走査する走査露光動作と、ウエハステージ３２を
駆動してウエハＷをステップ移動する動作とをステップ
・アンド・スキャン方式で繰り返すことによって、ウエ
ハＷ上の各ショット領域への露光が行われる。

【００５７】この露光時のスループットを高めるために
は、レチクルＲ及びウエハＷの走査速度を高めればよい
が、投影光学系ＰＬＡは１／４〜１／５倍程度の縮小倍
率であるため、走査露光時のレチクルステージ６１の走
査速度はウエハステージ３２の走査速度の４〜５倍程度
となる。従って、スループットを高めるためには、レチ
クルステージ６１の走査速度をいかに少ない振動で高速
化するかが問題となる。本例では、レチクルステージ６
１を高速化するために、レチクルベース６２を大型化し
て、振動の発生を抑制している。この構成でも、レチク
ルベース６２の底面の溝部６２ａに第２の部分鏡筒６４
の上部を収納しているため、投影光学系ＰＬＡを容易に
配置できる利点がある。

【００５８】更に、本例でも、図３において、第２の部
分鏡筒６４の回転中心が実質的に光路折り曲げ鏡ＦＭＡ
の２つの反射面Ａ，Ｂの交線Ｃ上の点となるように、第
１の部分鏡筒６３に対して第２の部分鏡筒６４が支持さ
れている。これによって、部分鏡筒６４が僅かに振動し
たような場合でも、投影光学系ＰＬＡの結像特性が安定
に維持される。

【００５９】なお、この第３の実施の形態ではバランサ
５１Ａは必ずしも設けなくともよい。また、光路折り曲
げ鏡ＦＭＡは第１の部分鏡筒６３に支持されているが、
本例においても光路折り曲げ鏡ＦＭＡを第２の部分鏡筒
６４で支持するようにしてもよい。更に、光路折り曲げ
鏡ＦＭＡを２枚のミラーで構成してもよい。また、上記
の実施の形態の投影露光装置を用いてウエハ上に半導体
デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバ
イスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに
基づいたレチクルを製造するステップ、シリコン材料か
らウエハを制作するステップ、上記の実施の形態の投影
露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパター
ンをウエハに露光するステップ、デバイス組み立てステ
ップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ
工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。

【００６０】また、本発明の露光装置の用途としては半
導体デバイス製造用の露光装置に限定されることなく、
例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素
子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装
置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマ
シーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デ
バイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。
更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成
されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリ
ソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光
装置）にも適用することができる。

【００６１】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得ることは勿論である。

【００６２】

【発明の効果】本発明の第１の投影露光方法によれば、
投影光学系として反射屈折光学系を用いる場合に、投影
光学系の振動の発生を抑制することができる。また、本
発明の第２の投影露光方法によれば、走査型露光装置で
投影光学系として反射屈折光学系を用いる場合に、マス
ク（レチクル）側のステージ系を容易に大型化すること
ができる。

【００６３】また、本発明の第３の投影露光方法によれ
ば、投影光学系として反射屈折光学系を用いる場合に、
その投影光学系の振動の影響を軽減することができる。
また、本発明の投影露光装置によれば、上記の投影露光
方法を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の投影露光装置の
露光本体部を示す一部を切り欠いた構成図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態の投影露光装置の
露光本体部を示す一部を切り欠いた構成図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態の投影露光装置の
露光本体部を示す一部を切り欠いた構成図である。

【図４】図３の一部を切り欠いた側面図である。

【符号の説明】

Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、４…第２コラム、４ａ…支
持板部、ＰＬ，ＰＬＡ…投影光学系、Ｇ１〜Ｇ７…レン
ズ群、７…第１の部分鏡筒、８…第２の部分鏡筒、Ｆ
Ｍ，ＦＭＡ…光路折り曲げ鏡、ＣＭ，ＣＭＡ…凹面反射
鏡、１５…レチクルステージ、３２…ウエハステージ、
４１Ａ〜４１Ｊ，４５，４６Ａ，４６Ｂ，４８…分割鏡
筒、５１，５１Ａ…バランサ、５２…支持部材、６１…
レチクルステージ、６２…レチクルベース、６２ａ…溝
部、６３…第１の部分鏡筒、６４…第２の部分鏡筒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉛直方向にほぼ平行な光軸を持つ第１の
部分鏡筒と、該部分鏡筒の光軸に交差する光軸を持つ第
２の部分鏡筒とを有する投影光学系を用いて物体を露光
する投影露光方法において、前記第２の部分鏡筒を支持することによって前記第１の
部分鏡筒に発生するモーメントが相殺されるように、前
記第１及び第２の部分鏡筒を支持することを特徴とする
投影露光方法。
【請求項２】露光ビームで第１物体及び投影光学系を
介して第２物体を露光した状態で、前記第１物体及び第
２物体を所定の走査方向に同期移動する投影露光方法に
おいて、前記投影光学系は、第１の部分鏡筒に支持されて前記第１物体から前記第２
物体の方向に伸びる光軸を持つ第１の光学系と、前記露光ビームを前記第１の光学系の光軸に交差する方
向に導く第１の偏向光学部材と、第２の部分鏡筒に支持されて前記第１の偏向光学部材で
偏向された前記露光ビームを反射する第２の光学系と、前記第２の光学系で反射された前記露光ビームを前記第
１の光学系に導く第２の偏向光学部材とを備え、前記第２の部分鏡筒を前記走査方向に実質的に平行に支
持することを特徴とする投影露光方法。
【請求項３】露光ビームで第１物体及び投影光学系を
介して第２物体を露光する投影露光方法において、前記投影光学系は、第１の部分鏡筒に支持されて前記第１物体から前記第２
物体の方向に伸びる光軸を持つ第１の光学系と、前記露光ビームを前記第１の光学系の光軸に交差する方
向に導く第１の偏向光学部材と、第２の部分鏡筒に支持されて前記第１の偏向光学部材で
偏向された前記露光ビームを反射する第２の光学系と、前記第２の光学系で反射された前記露光ビームを前記第
１の光学系に導く第２の偏向光学部材とを備え、前記第１の偏向光学部材の偏向面と前記第２の偏向光学
部材の偏向面とが交わる位置が前記第２の部分鏡筒の回
転中心となるように、前記第２の部分鏡筒を支持するこ
とを特徴とする投影露光方法。
【請求項４】鉛直方向にほぼ平行な光軸を持つ第１の
部分鏡筒と、該部分鏡筒の光軸に対して交差する光軸を
持つ第２の部分鏡筒とを備えた投影光学系を用いて物体
を露光する投影露光装置において、前記第１及び第２の部分鏡筒の少なくとも一方に設けら
れ、前記第２の部分鏡筒を前記第１の部分鏡筒で支持す
る第１の支持機構と、前記第１の部分鏡筒を支持する第２の支持機構と、前記第１の部分鏡筒に対して前記第２の部分鏡筒を支持
することによって発生するモーメントを相殺するための
バランス部材とを有することを特徴とする投影露光装
置。
【請求項５】露光ビームで第１物体及び投影光学系を
介して第２物体を露光する投影露光装置において、前記投影光学系は、第１の部分鏡筒に支持されて前記第１物体から前記第２
物体の方向に伸びる光軸を持つ第１の光学系と、前記露光ビームを前記第１の光学系の光軸に交差する方
向に導く第１の偏向光学部材と、第２の部分鏡筒に支持されて前記第１の偏向光学部材で
偏向された前記露光ビームを反射する第２の光学系と、前記第２の光学系で反射された前記露光ビームを前記第
１の光学系に導く第２の偏向光学部材とを備え、前記第１の偏向光学部材の偏向面と前記第２の偏向光学
部材の偏向面とが交わる位置が前記第２の部分鏡筒の回
転中心となるように、前記第２の部分鏡筒を支持する支
持機構を設けたことを特徴とする投影露光装置。
【請求項６】前記第２の部分鏡筒には前記第１及び第
２の偏向光学部材が保持されることを特徴とする請求項
５に記載の投影露光装置。
【請求項７】露光ビームで第１物体及び投影光学系を
介して第２物体を露光した状態で、前記第１物体及び第
２物体を所定の走査方向に同期移動する投影露光装置に
おいて、前記投影光学系として、前記第１物体から前記第２物体
の方向に伸びる光軸を持つ第１の部分鏡筒と、該部分鏡
筒の光軸に対して交差する光軸を持つ第２の部分鏡筒と
を備えた投影光学系を用い、前記第１物体を駆動するステージ系の底面に前記走査方
向に沿って凹部を形成し、前記第２の部分鏡筒を前記走査方向に実質的に平行に支
持するとともに、前記ステージ系の前記凹部に前記第２
の部分鏡筒の少なくとも一部を収納することを特徴とす
る投影露光装置。
【請求項８】請求項１、２、又は３に記載の投影露光
方法を用いてデバイスパターンをワークピース上に転写
する工程を有するデバイス製造方法。